Leidse biologen vinden nanoplastics in zich ontwikkelende harten

Wegwerpbekers, plastic zakken en verpakkingsmaterialen: Plastic valt langzaam uiteen onder invloed van de elementen. Het materiaal wordt bros en kleine deeltjes breken van het oppervlak af en komen in de natuur terecht. Sommige van deze deeltjes zijn slechts enkele nanometers groot: nanoplastics. Nu zijn ze overal te vinden: in de zee, in de bodem, in de voedselketen… “En in ons bloed”, zegt Meiru Wang, een van de onderzoekers. “Nanoplastics zijn zelfs gevonden in menselijke placenta’s.”

Van bloed naar de rest van het lichaam

Dat zette Wang aan het denken: ‘Wat gebeurt er als die nanoplastics in het bloed van het embryo terechtkomen? “In een eerdere studie ontdekten we al dat een hoge concentratie nanoplastic in kippenembryo’s misvormingen in het hart, de ogen en het zenuwstelsel kan veroorzaken. Maar om echt te begrijpen hoe giftig nanoplastics zijn, hebben we eerst meer informatie nodig over hoe ze zich vanuit het bloed naar de rest van het lichaam verspreiden.’ Deze kennis is ook waardevol voor de nanogeneeskunde, waar wetenschappers nanoplastics (en andere nanodeeltjes) gebruiken om medicijnen effectiever te maken.

Het volgen van fluorescerende nanodeeltjes

Wang en zijn collega’s dienden polystyreen nanodeeltjes (zie kader) rechtstreeks in de bloedbaan van kippenembryo’s. Wang: ‘We gebruiken kippenembryo’s vaak als model voor groei- en ontwikkelingsonderzoek. Bij zoogdieren is het veel lastiger om stoffen toe te dienen of maatregelen te nemen, omdat de embryo’s zich in de baarmoeder van de moeder bevinden.’ Omdat nanodeeltjes zo klein zijn, is het onmogelijk om ze met conventionele microscopen te zien. Dat is de reden waarom Wang en zijn collega’s de nanodeeltjes bestempelden met fluorescentie of europium, een zeldzaam metaal dat van nature niet in het menselijk lichaam voorkomt.

Nanoplastics dringen ontwikkelingsorganen binnen

Wang: ‘We hebben ontdekt dat nanoplastics door de wanden van bloedvaten kunnen dringen en zich in relatief grote hoeveelheden kunnen ophopen in het hart, de lever en de nieren. De nieren scheiden ook een deel van de nanoplastics uit.’ Interessant genoeg vonden de onderzoekers ook nanoplastics in de hartkussens: een soort hartweefsel zonder bloedvaten. Wang: ‘Wij geloven dat nanoplastics via het hart het hart kunnen binnendringen vensters. Dit zijn kleine gaatjes in het zich ontwikkelende hartweefsel. Ze spelen een rol bij zowel de vorming als de aanpassing van de hartstructuur tijdens de ontwikkeling.’ De gaten zijn tijdelijk en verdwijnen naarmate het hart ouder wordt.

Zijn er geen nanomedicijnen voor zwangere vrouwen?

“Nu we weten hoe deze nanoplastics zich verspreiden, kunnen we onderzoeken wat de gezondheidsrisico’s zijn”, zegt Wang. “Er bestaat bijvoorbeeld al onderzoek dat nanodeeltjes in verband brengt met een verhoogd risico op een hartaanval of beroerte. Daarom kunnen nanodeeltjes behoorlijk gevaarlijk zijn, vooral voor een zich ontwikkelend hart.’ We weten nu bijvoorbeeld dat we nanomedicijnen niet zomaar aan zwangere vrouwen moeten geven, omdat het risico bestaat dat de nanodeeltjes in de zich ontwikkelende organen van hun baby terechtkomen.’

“Ik hou van microscopen”

Wang begon vijf jaar geleden in dit relatief nieuwe vakgebied. “Iedereen stelde vragen over nanodeeltjes, maar niemand had antwoorden. Ik begon helemaal opnieuw en bleef interessante resultaten vinden. Dat was mijn motivatie. Ik wilde weten: waar gaan deze deeltjes naartoe, waarom zijn ze daar en zijn ze schadelijk? Ik denk dat ons onderzoek echt bijdraagt ​​aan de gezondheid van mens en dier.’ Maar de echte motivatie? “Ik hou van microscopen”, zegt Wang lachend. “Sommige mensen vinden het saai, maar ik zou er de rest van mijn leven elke dag naar kunnen kijken.”

Wetenschappelijk artikel

Meiru Wang, Shuhao Chen, Shixiong Cheng, Tom AP Nederstigt, Robert E. Poelmann, Marco C. DeRuiter, Gerda EM Lamers, Joost J. Willemse, Chiara Mascitelli, Martina G. Vijver, Michael K. Richardson, De biodistributie van nanodeeltjes intraveneus toegediend polystyreen in het kippenembryo, Environment International, Volume 188, 2024, https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108723.